CN110955083A - 显示装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种显示装置，涉及显示技术领域，可以降低指纹识别区域的背光发散角度，从而提高指纹识别的准确性。显示装置包括：显示面板和背光模组；背光模组包括聚光膜，聚光膜用于使出射光发散角小于入射光发散角，入射光发散角为来自于聚光膜背离所述显示面板一侧的光线与垂直线之间的锐角，出射光发散角为向靠近显示面板一侧发射的光线与垂直线之间的锐角，垂直线为垂直于显示面板所在平面的直线；在垂直于显示面板所在平面的方向上，聚光膜的正投影与指纹识别区域的正投影交叠，聚光膜的正投影与非指纹识别区域的正投影无交叠。

Description

显示装置

技术领域

本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示装置。

背景技术

液晶显示装置中，为了实现屏下指纹识别，会在显示区域中设置指纹识 别传感器，背光到达显示装置的表面指纹时，会反射回其中的指纹识别传感 器，指纹识别传感器通过反射光的强弱来判断该位置对应的指纹是脊还是谷， 多个指纹识别传感器共同作用来识别指纹识别功能。然而，为了增大显示装 置的可视角度，背光的发散角度较大，即指纹的某位置会以较大的角度反射 背光，从而导致指纹识别传感器希望仅根据某位置的反射光来判断该位置的 指纹形状时，例如会同时接收到相邻指纹纹路位置处的反射光，导致不同指 纹纹路位置的相互干扰，从而降低了指纹识别的准确性。

发明内容

本申请实施例提供一种显示装置，可以降低指纹识别区域的背光发散角 度，从而提高指纹识别的准确性。

本申请实施例提供一种显示装置，包括：

显示面板和背光模组；

所述显示面板包括显示区域，所述显示区域包括指纹识别区域和非指纹 识别区域，所述显示面板在所述指纹识别区域中设置有多个指纹识别光学传 感器；

所述背光模组包括棱镜膜和聚光膜，所述聚光膜用于使出射光发散角小 于入射光发散角，所述入射光发散角为来自于所述聚光膜背离所述显示面板 一侧的光线与垂直线之间的锐角，所述出射光发散角为向靠近所述显示面板 一侧发射的光线与所述垂直线之间的锐角，所述垂直线为垂直于所述显示面 板所在平面的直线；

在垂直于所述显示面板所在平面的方向上，所述棱镜膜的正投影与所述 指纹识别区域的正投影交叠，所述棱镜膜的正投影与所述非指纹识别区域的 正投影交叠，所述聚光膜的正投影与所述指纹识别区域的正投影交叠，所述 聚光膜的正投影与所述非指纹识别区域的正投影无交叠。

可选地，所述聚光膜在靠近所述显示面板的一侧具有多个凸起结构。

可选地，所述多个凸起结构为多个并列排布的凸棱，每个所述凸棱由两 个平面相交形成。

可选地，所述多个凸起结构为多个棱锥状凸起。

可选地，每个所述棱锥状凸起为四棱锥状凸起，多个所述四棱锥状凸起 呈阵列排布。

可选地，所述多个凸起结构为多个并列排布的条状凸起，在垂直于所述 条状凸起延伸方向的截面上，所述条状凸起的边缘为弧形。

可选地，所述聚光膜在靠近所述显示面板的一侧具有多个并列排布的凹 槽，在垂直于所述凹槽延伸方向的截面上，所述凹槽的边缘为弧形。

可选地，所述聚光膜位于所述显示面板和所述棱镜膜之间。

可选地，所述聚光膜为透明材料，所述透明材料包括以下各项之一：

亚克力、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、有机树脂以及玻璃。

可选地，所述背光模组还包括：扩散膜、导光板、反射膜和侧光源；

所述显示面板、所述聚光膜、所述棱镜膜、所述扩散膜、所述导光板和 所述反射膜依次层叠设置，所述侧光源位于所述导光板的侧面。

可选地，所述聚光膜的折射率为1.5；

每个所述凸起结构由多个倾斜平面组成，每个所述倾斜平面与所述显示 面板所在平面之间的锐角为θ，44°≤θ≤55°。

本申请实施例中的显示装置，在指纹识别区域设置聚光膜，而在非指纹 识别区域不设置聚光膜，一方面，对于指纹识别区域，降低了背光的发散角 度，从而使指纹反射光线时的角度更小，降低了指纹识别光学传感器同时接 受不同指纹纹路位置的反射光的概率，从而改善了不同指纹纹路位置的相互 干扰，提高了指纹识别的准确性；另一方面，对于非指纹识别区域，由于没 有设置聚光膜，可以按照更大的发散角度出射背光，从而提高了非指纹识别 区域的可视角度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下 面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在 不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中一种显示装置的俯视图；

图2为图1中AA’向的一种剖面结构示意图；

图3为图2中一种聚光膜的光路示意图；

图4为本申请实施例中一种聚光膜部分区域的立体结构示意图；

图5为本申请实施例中另一种聚光膜部分区域的立体结构示意图；

图6为本申请实施例中另一种聚光膜部分区域的立体结构示意图；

图7为本申请实施例中一种聚光膜和显示面板部分区域的剖面结构示 意图；

图8为图2中一种光源的剖面结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申 请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获 得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非 旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的 “一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

如图1、图2和图3所示，图1为本申请实施例中一种显示装置的俯视 图，图2为图1中AA’向的一种剖面结构示意图，图3为图2中一种聚光膜 的光路示意图，本申请实施例提供一种显示装置，包括：显示面板1和背光 模组2；显示面板1包括显示区域10和非显示区域20，显示区域10包括指 纹识别区域11和非指纹识别区域12，显示面板1在指纹识别区域11中设置 有多个指纹识别光学传感器(图中未示出)；背光模组2包括棱镜膜3和聚 光膜4，聚光膜4用于使出射光发散角θ₁小于入射光发散角θ₂，入射光发散 角θ₂为来自于聚光膜4背离显示面板1一侧的光线与垂直线L之间的锐角， 出射光发散角θ₁为向靠近显示面板1一侧发射的光线与垂直线L之间的锐角， 垂直线L为垂直于显示面板1所在平面的直线；在垂直于显示面板1所在平 面的方向上，棱镜膜3的正投影与指纹识别区域11的正投影交叠，棱镜膜3 的正投影与非指纹识别区域12的正投影交叠，聚光膜4的正投影与指纹识别 区域11的正投影交叠，聚光膜4的正投影与非指纹识别区域12的正投影无 交叠。

具体地，背光模组2用于为显示面板1提供背光，背光模组2包括光学 膜层21和光源22，光源22用于提供背光模组2的原始背光来源，光学膜层 21用于对光源22产生的光进行处理，以提高显示效果，棱镜膜3用于使光 源22出射的光线经过棱镜膜3之后更多地汇聚至正视角，提高正视角下的显 示亮度，正视角为垂直于显示面板1所在平面的方向，对于指纹识别区域11， 通过设置聚光膜4，使穿过聚光膜4的光线的出射光发散角θ₁小于入射光发散角θ₂，也就是使指纹识别区域11中背光的角度更加接近于正视角，这样， 一方面，对于指纹识别区域11，指纹反射光线时的角度更小，降低了指纹识 别光学传感器同时接受不同指纹纹路位置的反射光的概率，从而改善了不同 指纹纹路位置的相互干扰，提高了指纹识别的准确性；另一方面，对于非指 纹识别区域12，由于没有设置聚光膜4，可以按照更大的发散角度出射背光， 从而提高了非指纹识别区域12的可视角度。

本申请实施例中的显示装置，在指纹识别区域设置聚光膜，而在非指纹 识别区域不设置聚光膜，一方面，对于指纹识别区域，降低了背光的发散角 度，从而使指纹反射光线时的角度更小，降低了指纹识别光学传感器同时接 受不同指纹纹路位置的反射光的概率，从而改善了不同指纹纹路位置的相互 干扰，提高了指纹识别的准确性；另一方面，对于非指纹识别区域，由于没 有设置聚光膜，可以按照更大的发散角度出射背光，从而提高了非指纹识别 区域的可视角度。

可选地，聚光膜4在靠近显示面板1的一侧具有多个凸起结构。当聚光 膜4在靠近显示面板1的一侧设置凸起结构5时，由于光的折射原理，聚光 膜4内的光线射出凸起结构5时，折射角大于入射角，更容易降低光线的发 散角度。

需要说明的是，在图2所示意的结构中，聚光膜4具有基底层，基底层 为平板状结构，在平板状结构的基底层表面，设置有用于改变光路，以实现 聚光作用的凸起结构5，基底层和凸起结构5共同形成聚光膜4，同时，基底 层还延伸至非指纹识别区域12，然而非指纹识别区域12中的基底层仅仅为 平板状，而不具有用于改变光路的结构，因此，在非指纹识别区域12中的基 底层并非聚光膜4。

可选地，如图4所示，图4为本申请实施例中一种聚光膜部分区域的立 体结构示意图，多个凸起结构5为多个并列排布的凸棱，每个凸棱由两个平 面相交形成。其中，形成凸棱的平面为倾斜平面，聚光膜4内的光线发散角 度较大时，在从倾斜平面出射时，由于折射角大于入射角，更容易降低光线 的发散角度，且结构简单，制作工艺成本较低。

可选地，如图5所示，图5为本申请实施例中另一种聚光膜部分区域的 立体结构示意图，多个凸起结构5为多个棱锥状凸起，棱锥状凸起具有三个 以上不同方向的侧面，相对于图4中所示的仅有两个平面相交形成的凸棱结 构，可以对更多不同的光线发散角度进行调整，以提高不同可视角度下的光 线。

可选地，如图5所示，每个棱锥状凸起为四棱锥状凸起，多个四棱锥状 凸起呈阵列排布，在其他可实现的实施方式中，棱锥状凸起还可以为三棱锥 或五棱锥。其中，由于每个棱锥状凸起的结构相同，例如均为四棱锥状凸起， 且各四棱锥状凸起呈阵列排布，排布方式均匀且形状相同的情况下，使得聚 光膜4各位置处对光线的改善效果一致，避免指纹识别区域11出现显示不均 的问题。另外，对于显示装置来说，用户经常使用的观看视角通常有上、下、 左、右四个，因此，设置棱锥状凸起为四棱锥状凸起时，可以使用户经常使 用的四个观看视角下的显示效果趋于一致。

可选地，如图6所示，图6为本申请实施例中另一种聚光膜部分区域的 立体结构示意图，多个凸起结构5为多个并列排布的条状凸起，在垂直于条 状凸起延伸方向的截面上，条状凸起的边缘为弧形。

可选地，如图7所示，图7为本申请实施例中一种聚光膜和显示面板部 分区域的剖面结构示意图，聚光膜4在靠近显示面板1的一侧具有多个并列 排布的凹槽，在垂直于凹槽6延伸方向的截面上，凹槽6的边缘为弧形。其 中，任意相邻的两个凹槽6之间形成相应的凸起结构5。聚光膜4在受到外 力等情况下，具有弧形边缘的凸起结构5不容易受损。

可选地，聚光膜4位于显示面板1和棱镜膜3之间。

可选地，聚光膜4为透明材料，透明材料包括以下各项之一：亚克力、 聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、有机树脂以及玻璃。透明材料的光透过 率可达到95％以上，因此对于亮度的不良影响较小，聚光膜4的厚度可以在 100μm以内，如果聚光膜4为非刚性的有机材料，则可以通过压印工艺来制 作表面的凸起结构，如果聚光膜4为刚性材料，则可以使用激光刻蚀工艺来 制作表面的凸起结构。

可选地，如图2和图8所示，图8为图2中一种光源的剖面结构示意图， 背光模组还包括：扩散膜7、导光板8、反射膜9和侧光源220；显示面板1、 聚光膜4、棱镜膜3、扩散膜7、导光板8和反射膜9依次层叠设置，侧光源 220位于导光板8的侧面。其中，侧光源220用于从导光板8的侧面提供背 光，背光在导光板8中传输至不同位置并通过反射膜9的反射作用从朝向显 示面板1的一侧出射，然后到达扩散膜7，对穿过扩散膜7的光线进行扩散， 以提高亮度均匀性，然后到达棱镜膜3，使光线汇聚至更加接近正视角，其 中棱镜膜3可以包括第一棱镜膜31和第二棱镜膜32两个棱镜膜，其中第一 棱镜膜31和第二棱镜膜32具有相互垂直的棱镜排布方式。从棱镜膜3出射 的光线在指纹识别区域11经过聚光膜4后进一步减小了光线的发散角度，以 提高指纹识别的准确性，在非指纹识别区域12，由于没有设置聚光膜4，从 棱镜膜3出射的光线直接出射至显示面板1，即对于显示面板1来说，非指 纹识别区域12中背光的发散角度大于指纹识别区域11中背光的发散角度。 图2中虚线箭头指向为背光的光路方向，可以看出，对于显示面板1来说， 指纹识别区域11的背光发散角度小于非指纹识别区域12的背光发散角度。 在其他可实现的实施方式中，光源22也可以为直下式背光源。另外，上述显 示面板1可以为液晶显示面板。当显示面板1为液晶显示面板时，液晶显示面板可以包括阵列基板、液晶层和彩膜基板，其中液晶层位于阵列基板和彩 膜基板之间，彩膜基板上设置有色阻，用于滤光，以形成不用颜色的子像素， 并且彩膜基板上设置有黑矩阵，用于对非出光的区域进行遮光，液晶层中设 置有液晶，液晶用于在公共电极和像素电极之间的电压控制下偏转，以实现 子像素的不同灰度显示，阵列基板中设置有电路，电路用于对各子像素对应 的像素电极进行驱动，以控制液晶的偏转，彩膜基板位于阵列基板远离聚光 膜4的一侧，指纹识别光学传感器可以设置在阵列基板中，以便于统一控制， 指纹识别光学传感器的具体位置可以为黑矩阵所在的位置，以避免指纹识别 光学传感器和子像素显示时的相互影响，同时，在黑矩阵上可以设置与每一 个指纹识别光学传感器对应的准直孔，以便于来自于显示面板表面的指纹反 射的光线能够通过黑矩阵上的准直孔照射至对应的指纹识别光学传感器，以 便于通过指纹识别光学传感器所得到的电信号来识别指纹。

可选地，如图3所示，聚光膜4的折射率为1.5；每个凸起结构5由多个 倾斜平面50组成，每个倾斜平面与所述显示面板所在平面之间的锐角为θ， 44°≤θ≤55°。

具体地，通常，在聚光膜4中凸起结构5的倾斜平面50处，入射光与垂 直线L之间的夹角θ₃为22°，法线F为垂直于该倾斜平面50的直线，入射光 与法线F之间的夹角为θ₄，θ₄即为入射角，出射光与法线F之间的夹角为θ₅， θ₅即为出射角，根据几何原理，θ₄＝θ-θ₃＝θ-22°，θ₅＝θ-θ₁，根据折射定律，

n2为聚光膜4的折射率，n1为空气的折射率，例如n2＝1.5，n1＝1， 即

当44°≤θ≤55°时，θ₁可以减小到10°以内， 即实现较小的背光发散角度，保证了不同指纹纹路位置之间无相互干扰。

另外需要说明的是，图1所示的指纹识别区域11和非指纹识别区域12 的具体尺寸和形状关系仅为举例，本申请实施例对此不作限定，例如，在其 他可实现的实施方式中，指纹识别区域11的区域越大，则用户进行指纹解锁 或操作时的便捷度越高，因此，可以设置为显示区域10中的大部分区域均为 指纹识别区域11，仅仅最外侧一圈为非指纹识别区域12。

该显示装置可以是例如手机、平板计算机、笔记本电脑、电纸书或电视 机等任何具有显示功能的电子设备。

本申请实施例中的显示装置，在指纹识别区域设置聚光膜，而在非指纹 识别区域不设置聚光膜，一方面，对于指纹识别区域，降低了背光的发散角 度，从而使指纹反射光线时的角度更小，降低了指纹识别光学传感器同时接 受不同指纹纹路位置的反射光的概率，从而改善了不同指纹纹路位置的相互 干扰，提高了指纹识别的准确性；另一方面，对于非指纹识别区域，由于没 有设置聚光膜，可以按照更大的发散角度出射背光，从而提高了非指纹识别 区域的可视角度。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本 申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在 本申请保护的范围之内。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对 其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通 技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并 不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：

显示面板和背光模组；

所述显示面板包括显示区域，所述显示区域包括指纹识别区域和非指纹识别区域，所述显示面板在所述指纹识别区域中设置有多个指纹识别光学传感器；

所述背光模组包括棱镜膜和聚光膜，所述聚光膜用于使出射光发散角小于入射光发散角，所述入射光发散角为来自于所述聚光膜背离所述显示面板一侧的光线与垂直线之间的锐角，所述出射光发散角为向靠近所述显示面板一侧发射的光线与所述垂直线之间的锐角，所述垂直线为垂直于所述显示面板所在平面的直线；

在垂直于所述显示面板所在平面的方向上，所述棱镜膜的正投影与所述指纹识别区域的正投影交叠，所述棱镜膜的正投影与所述非指纹识别区域的正投影交叠，所述聚光膜的正投影与所述指纹识别区域的正投影交叠，所述聚光膜的正投影与所述非指纹识别区域的正投影无交叠。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，

所述聚光膜在靠近所述显示面板的一侧具有多个凸起结构。

3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，

所述多个凸起结构为多个并列排布的凸棱，每个所述凸棱由两个平面相交形成。

4.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，

所述多个凸起结构为多个棱锥状凸起。

5.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，

每个所述棱锥状凸起为四棱锥状凸起，多个所述四棱锥状凸起呈阵列排布。

6.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，

所述多个凸起结构为多个并列排布的条状凸起，在垂直于所述条状凸起延伸方向的截面上，所述条状凸起的边缘为弧形。

7.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，

所述聚光膜在靠近所述显示面板的一侧具有多个并列排布的凹槽，在垂直于所述凹槽延伸方向的截面上，所述凹槽的边缘为弧形。

8.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，

所述聚光膜位于所述显示面板和所述棱镜膜之间。

9.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于，

所述聚光膜为透明材料，所述透明材料包括以下各项之一：

亚克力、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、有机树脂以及玻璃。

10.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，

所述背光模组还包括：扩散膜、导光板、反射膜和侧光源；

所述显示面板、所述聚光膜、所述棱镜膜、所述扩散膜、所述导光板和所述反射膜依次层叠设置，所述侧光源位于所述导光板的侧面。

11.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，

所述聚光膜的折射率为1.5；

每个所述凸起结构由多个倾斜平面组成，每个所述倾斜平面与所述显示面板所在平面之间的锐角为θ，44°≤θ≤55°。

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